求用热水给外盘管搅拌罐内水加热的换热计算

反应釜为外盘管形式，反应釜需要在1h内预热到75℃，预热时搅拌开启，釜内液体10m³，初始温度为40℃；考虑采用热水来给罐子预热，热水进水温度控制在85℃；

首先，我们需要计算加热水从40℃到75℃所需的能量。可以使用以下公式：
\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]
其中：
- \( m \) 是水的质量（kg）
- \( c \) 是水的比热容，大约是 4.186 kJ/kg·K
- \( \Delta T \) 是温差，即 75℃ - 40℃ = 35K

水的密度大约是 1000 kg/m?，因此 10m? 的水质量是 10000 kg。
\[ Q = 10000 \times 4.186 \times 35 = 1465050 \, \text{kJ} \]

接下来，考虑热水的供给需求，需要根据进出温度差来计算热水的流量。假设热水出水温度为 80℃，则温差 \( \Delta T_w \) 为 85℃ - 80℃ = 5K。

使用公式计算热水的能量传递效率：
\[ Q_{\text{water}} = m_w \cdot c \cdot \Delta T_w \]
其中 \( m_w \) 是热水的质量流速（kg/s）。

设定预热时间为 1 小时，即 3600 秒。
\[ Q = Q_{\text{water}} \]
\[ 1465050 = m_w \cdot 4.186 \cdot 5 \]

解得
\[ m_w = \frac{1465050}{4.186 \cdot 5} \approx 70015 \, \text{kg/h} \]

这是每小时需要的热水质量。将其转换为流量（假设热水密度为 980 kg/m?）：
\[ \dot{V}_w = \frac{70015}{3600 \cdot 980} \approx 0.021 \, \text{m?/s} \]

至此，我们得到了热水的流量需求。你需要确保热水系统能以 0.021 m?/s 的流速提供 85℃ 的热水，并确保返回温度控制在 80℃左右。同时，也需确保反应釜的设计满足热交换安全和效率的需要。
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热量需要考虑三部分，
1.釜内水升温所需的热量；
2.外盘管及循环管道内水的升温所需热量；
3.反应釜本体升温所需的热量